作为民生工程的三峡枢纽建成后,库区的地质环境成为关注的重点,众多地层中以泥-砂互层岩为主的侏罗系岩层分布范围最为广泛,互层岩因具有陡缓相邻,软硬相间的特点成为边坡不稳定的主要因素。本文以三峡库区泥-砂岩异性结构面为研究对象,基于Barton强度准则和10条标准剖面,结合室内直剪试验和颗粒流数值模拟,研究了泥-砂岩异性结构面试样在不同试验方案下抗剪强度特性和破坏机理,得出以下结论:(1)首先进行了砂岩室内直剪试验,选取三峡库区变幅带砂岩试样进行纵,横波波速、密度的测定,进一步对筛选出的物理性质相差不大的4组共16个典型砂岩试样在4种不同法向应力条件下进行室内直剪试验,泥岩则结合已有的参考文献数据,获得了三峡库区库岸边坡的砂岩和泥岩的室内抗剪强度特性和宏观参数。(2)结合Barton提出的10条标准剖面,建立了泥-砂岩PFC2D数值模型。参考室内试验的获得的泥岩,砂岩宏观参数,通过数值模型的细观参数标定,得到泥-砂岩10条异性结构面在8种法向应力下的抗剪强度参数。基于Barton强度准则提出了适用于泥-砂岩异性结构面高、低应力条件下强度准则的假设公式,通过与数值模拟试验获得的抗剪强度进行拟合对比,验证了假设公式的合理性与适用性。(3)从数值模拟得到的剪应力-剪切位移曲线,相同结构面在不同法向应力范围内可分为两种:法向应力在5.0MPa范围内,剪应力-剪切位移曲线的屈服阶段和残余强度阶段分界并不明显;当法向应力大于5.0MPa时,曲线的屈服阶段和残余强度阶段明显变长。泥-砂岩抗剪强度在低应力状态(1.0-4.0MPa),相同法向应力条件下,随着结构面的粗糙度系数增加,泥-砂岩结构面起伏度增大会产生“犁沟效应”。(4)分析了法向应力、粗糙度系数对泥-砂岩试样破坏过程的裂纹扩展位置以及裂纹贯通的方式的影响,同时得到了断裂数目与法向应力的线性关系。异性结构面在加载到完全破坏过程中根据发射频率分为三个阶段,为低频、高频、中频阶段;同结构面粗糙度系数相同的情况下,法向应力的增大会提高三阶段的声发射的频率,高频区持续时间也会随着法向应力的增大而变长。